JP2008191124A - 標準時刻電波伝送・再放射システム、アンテナ回路および再放射装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 建築物中に配置されたケーブルなどの導体を用いて標準時刻電波信号を伝送し、建築物の内部で再送信する。
【解決手段】 建築物の外部に配置された筐体１３に設けられた、標準時刻電波受信用のアンテナ回路は、標準時刻電波を受信するアンテナ部と、アンテナ部により受信された信号から、標準時刻電波の周波数成分を通過させるフィルタ回路と、フィルタ回路からの標準時刻電波信号を、所定の利得で増幅する増幅器と、増幅器から出力された標準時刻電波信号を変調波として、発振器から発信された搬送波を変調して変調信号を生成する変調回路と、を有し、変調信号は、建築物の内部に配設された、テレビジョン信号を伝送する同軸ケーブルに、テレビジョン信号とともに伝送される。ブースター１６に設けられた再放射装置は、変調信号を検波して、標準時刻電波信号を再生し、送信アンテナから再放射する。
【選択図】 図１

Description

本発明は、鉄筋や鉄骨などの遮蔽部材が用いられた建造物内で、標準時刻電波を再送信するシステム、アンテナ回路および再放射装置に関する。

現在、日本およびドイツ、イギリス、スイスなどにおいては、時刻情報を含む標準時刻電波が送出されている。たとえば、日本では、福島県および佐賀県の送信所から、それぞれ、４０ｋＨｚおよび６０ｋＨｚの振幅変調された標準時刻電波が送出されている。標準時刻電波は、年月日時分を含む情報（タイムコード）を含み、１周期６０秒で送出されるようになっている。

タイムコードを含む標準時刻電波を受信し、受信した標準時刻電波からタイムコードを取り出して、時刻を修正することができる時計（電波時計）が実用化されている。図１２（ａ）は、電波時計の構成例を示すブロックダイヤグラムである。図１２に示すように、電波時計は、ＣＰＵ１２０、入力部１２１、表示部１２２、ＲＯＭ１２３、ＲＡＭ１２４、受信回路１３４、計時回路部１２５および発振回路部１２６を備える。

ＣＰＵ１２０は、所定のタイミングで、或いは、入力部１２１から入力された操作信号に応じてＲＯＭ１２３に格納されたプログラムを読み出して、ＲＡＭ１２４に展開し、当該プログラムに基づいて、電波時計を構成する各部への指示やデータの転送などを実行する。具体的には、たとえば所定時間毎に受信回路１３４を制御して標準時刻電波を受信させて、受信回路１３４からのタイムコードの信号に基づいて計時回路部１２５で計時される現在時刻データを修正する処理や、計時回路部１２５によって計時された現在時刻を表示部１２２に転送する処理などを実行する。

入力部１２１は、電波時計の各種機能の実行を指示するためのスイッチを含み、スイッチが操作されると、対応する操作信号をＣＰＵ１２０に出力する。表示部１２２は、文字盤やＣＰＵ１２０によって制御されたアナログ指針機構、液晶パネルを含み、計時回路部１２５によって計時された現在時刻を表示する。ＲＯＭ１２３は、電波時計を動作させ、また、所定の機能を実現するためのシステムプログラムやアプリケーションプロググラム、データなどを記憶する。ＲＡＭ１２４は、ＣＰＵ１２０の作業領域として用いられ、ＲＯＭ１２３から読み出されたプログラムやデータ、ＣＰＵ１２０にて処理されたデータなどを一時的に記憶する。

受信回路１３４は、アンテナ回路１３２を含み、アンテナ回路１３２にて受信された信号から所定の周波数の信号を取り出して、取り出された信号をＣＰＵ１２０に出力する。計時回路部１２５は、発振回路部１２６から入力される信号を計数して現在時刻を計時し、現在時刻データをＣＰＵ１２０に出力する。発振回路部１２６は、常時一定周波数のクロック信号を出力する。

図１２（ｂ）に示すように、受信回路１３４は、標準時刻電波を受信可能なアンテナ回路１３２、アンテナ回路１３２により受信された標準時刻電波の信号（標準時刻電波信号）のノイズを除去するフィルタ回路１３５、フィルタ回路１３５の出力を増幅する増幅回路１３６、標準時刻電波信号のみを取り出すためのバンドパスフィルタ（ＢＰＦ）１３７および包絡線検波などによって振幅変調された標準時刻電波信号を復調する復調回路１３８を備え、復調回路１３８によって復調された信号に含まれるタイムコードがＣＰＵ１２０に出力され、ＣＰＵ１２０がタイムコードに基づいて時刻を修正する。
ＷＯ０２／０１４９６２公報（特願２００２−５２００３０号再公表公報） 特開２００４−１５４５３号公報

標準時刻電波は、いわゆる長波帯の電波であるため、鉄筋や鉄骨を含む建築物の内部では、鉄筋や鉄骨が遮蔽部材として作用して、その受信が不可能となることが多い。したがって、鉄筋や鉄骨を含む建築物の内部の電波時計は、標準時刻電波を受信できず、時刻の修正ができないという問題点があった。

そこで、標準時刻電波を建築物の上部などに設けられたアンテナで受信し、建築物内部に伝送して再放射する技術が提案されている。たとえば、特許文献１には、建築物の屋上に設置されたアンテナにより長波の標準時刻電波を受信し、受信された標準時刻電波が、建築物内部に、たとえば、各フロアでループ状に配置されたケーブルより、極微弱電波として放射されるようなシステムが開示されている。

また、特許文献２には、建築物の内部に配設されたテレビジョン信号の伝送用のケーブルに、標準時刻電波の信号を重畳して伝送させるシステムが開示されている。

しかしながら、特許文献１に開示されたシステムでは、建築物内に極微弱電波を放射するようなケーブルを、たとえば、フロアでループ状に配置する必要がある。したがって、ケーブル配設のための大掛かりな工事が必要であり、既に建てられた建築物にこのようなケーブルを配設するのは非常に困難であるという問題点があった。また、特許文献２に示す技術においても、テレビ信号を伝送するケーブルにおいて、確実に標準時刻電波信号を伝送し、再送信用のアンテナに到達させるのは容易ではないという問題点があった。

本発明は、建築物中に配置されたケーブルなどの導体を用いて標準時刻電波信号を伝送し、建築物の内部で再送信することができる標準時刻電波伝送・再放射システム、アンテナ回路および再放射装置を提供することを目的とする。

本発明の目的は、建築物の内部に配設され、電気信号を伝送する導体において、建築物の外部に配置されたアンテナ回路と接続される入力ポイント、および、当該入力ポイントと前記導体を介して電気的に接続された、建築物の内部に配置された再放射装置と接続される出力ポイントが設けられ、
前記アンテナ回路が、
長波帯の標準時刻電波を受信するアンテナ部と、
前記アンテナ部により受信された信号から、標準時刻電波の周波数成分を通過させるフィルタ回路と、
前記フィルタ回路からの標準時刻電波信号を、所定の利得で増幅する増幅器と、
前記増幅器から出力された標準時刻電波信号を変調波として、発振器から発信された搬送波を変調して変調信号を生成する変調回路と、を有し、前記変調信号が導体を介して伝送され、
前記再放射装置が、
前記搬送波を中心周波数とする周波数成分を通過させるバンドパスフィルタ回路と、
バンドパスフィルタ回路からの変調信号を検波する検波回路と、
検波回路からの信号から、標準時刻電波の周波数成分を通過されるフィルタ回路と、
前記フィルタ回路からの標準時刻電波信号を、所定の利得で増幅する増幅器と、
前記増幅器により増幅された標準時刻電波信号を再放射する送信アンテナと、を有することを特徴とする標準時刻電波伝送・再放射システムにより達成される。

好ましい実施態様においては、前記導体がテレビジョン信号を伝送するケーブルであり、前記アンテナ回路が、前記テレビジョン信号と前記変調信号とを混合する混合器を備え、テレビジョン信号および変調信号が前記ケーブルを介して伝送される。

また、好ましい実施態様においては、再放射装置が、前記ケーブルの伝送経路上に配置されたブースター、分岐器およびテレビジョン端子を含む中継器の何れか１つ以上に設けられる。

より好ましい実施態様において、前記発振器からの搬送波の周波数は、前記ブースターおよび分岐器を通過する際に、前記変調信号が劣化しない程度に十分に高い周波数である。

別の好ましい実施態様において、前記導体は、ＬＡＮケーブルである。

さらに別の好ましい実施態様において、前記導体は、前記建築物を構成する鉄筋および鉄骨である。

また、好ましい実施態様においては、前記送信アンテナから再放射される標準時刻電波の電界が、
当該再放射される電波の電界−前記伝送経路における減衰＜建築物外の標準時刻電波の電界
となるように、前記アンテナ回路の増幅器、および、前記再放射装置の増幅器の利得が制御される。

さらに別の好ましい実施態様においては、前記アンテナ回路のアンテナ部が、直交して配置されたほぼ同一の構造の２つの巻線アンテナを有する。

また、本発明の目的は、建築物の内部に配設され、電気信号を伝送する導体において、建築物の外部に配置されたアンテナ回路と接続される入力ポイント、および、当該入力ポイントと前記導体を介して電気的に接続された、建築物の内部に配置された再放射装置と接続される出力ポイントが設けられ、前記アンテナ回路で受信された標準時刻電波が、前記再放射装置によって、建築物内に再放射されるように構成された標準時刻電波伝送・再放射システムにおいて、
長波帯の標準時刻電波を受信するアンテナ部と、
前記アンテナ部により受信された信号から、標準時刻電波の周波数成分を通過させるフィルタ回路と、
前記フィルタ回路からの標準時刻電波信号を、所定の利得で増幅する増幅器と、
前記増幅器から出力された標準時刻電波信号を変調波として、発振器から発信された搬送波を変調して変調信号を生成する変調回路と、を備えたことを特徴とするアンテナ回路により達成される。

また、本発明の目的は、建築物の内部に配設され、電気信号を伝送する導体において、建築物の外部に配置されたアンテナ回路と接続される入力ポイント、および、当該入力ポイントと前記導体を介して電気的に接続された、建築物の内部に配置された再放射装置と接続される出力ポイントが設けられ、前記アンテナ回路で受信された標準時刻電波が、前記再放射装置によって、建築物内に再放射されるように構成された標準時刻電波伝送・再放射システムにおいて、
前記アンテナ回路において生成された、標準時刻電波信号を変調波として、発振器から発信された搬送波を変調した変調信号を含む信号を、前記出力ポイントで取得して、前記搬送波を中心周波数とする周波数成分を通過させるバンドパスフィルタ回路と、
バンドパスフィルタ回路からの変調信号を検波する検波回路と、
検波回路からの信号から、標準時刻電波の周波数成分を通過されるフィルタ回路と、
前記フィルタ回路からの標準時刻電波信号を、所定の利得で増幅する増幅器と、
前記増幅器により増幅された標準時刻電波信号を再放射する送信アンテナと、を備えたことを特徴とする再放射装置により達成される。

本発明によれば、建築物中に配置されたケーブルなどの導体を用いて標準時刻電波信号を伝送し、建築物の内部で再送信することができる標準時刻電波伝送・再放射システム、アンテナ回路および再放射装置を提供することが可能となる。

以下、添付図面を参照して、本発明の実施の形態について説明する。図１は、本発明の第１の実施の形態にかかる標準時刻電波伝送・再放射システムの概略を示す図である。図１に示すように、鉄骨および鉄筋を含む建築物１０のたとえば屋上に、テレビジョン電波を受信するテレビジョン電波用アンテナ１２が立設されている。テレビジョン電波用アンテナ１２の軸には、長波である標準時刻電波を受信するアンテナ回路１４が収容された筐体１３が取り付けられている。

テレビジョン電波用アンテナ１２から建築物１０の内部に同軸ケーブル（たとえば、符号１５参照）が延び、同軸ケーブルによりテレビジョン信号が伝送される。同軸ケーブルには、信号を増幅するブースター１６や、信号を分岐させる分岐器１８、２６が接続される。たとえば、分岐器１８は、テレビジョン端子２２に延びる同軸ケーブル１９と、他の分岐器２６に延びる同軸ケーブル２０と接続され、信号をこの２つのケーブルに分岐して伝送させる。

また、建築物１０の壁面にはテレビジョン端子２２、２８、３０が設けられ、テレビジョン端子（たとえば、テレビジョン端子２２）とテレビジョン受信機（ＴＶ受信機）２４とを同軸ケーブルで接続することにより、ＴＶ受信機２４は、テレビジョン放送を受信して映像や音声を再生することができる。また、本実施の形態においては、ブースター１６からアンテナ回路１４にて受信された標準時刻電波が再放射され、室内に配置された時計３２の時刻を修正することができるようになっている。

図２（ａ）に示すように、テレビジョン電波用アンテナ１２の軸３３には筐体１３が取り付けられる。筐体の内部には、複数の標準時刻電波受信用のアンテナを含むアンテナ回路１４が収容される。図２（ｂ）は、本実施の形態にかかる筐体１３を上から見た概略図である。図２（ｂ）に示すように、本実施の形態においては、設置方向に依存しないように、ほぼ同一の構造の２つの４０ｋＨｚ用の巻き線アンテナ３４−１、３４−２を直交させて設置するとともに、ほぼ同一の構造の２つの６０ｋＨｚ用の巻き線アンテナ３６−１、３６−２を直交させて設置している。２つの４０ｋＨｚ用アンテナを直交させるとともに、２つの６０ｋＨｚ用アンテナを直交させて配置することにより、４０ｋＨｚ、６０ｋＨｚの何れの標準時刻電波についても、筐体１３の設置方向に依存せずに、適切に標準時刻電波の受信が可能となる。

なお、第１の実施の形態においては、平面図でみたとき、アンテナ３４−１、３４−２、３６−１、３６−２が十字を形成されているが、アンテナの配置はこれに限定されず、アンテナ３４−１、３４−２が直交し、同じ位置関係でアンテナ３６−１、３６−２が直交し、アンテナ３４−１、３４−２の組と、アンテナ３６−１、３６−２の組とが縦方向に配置されても良い。或いは、それぞれの組が他の態様で配置されても良い。

次に、本実施の形態にかかるアンテナ回路について説明する。本実施の形態においては、アンテナ回路１４によって、テレビジョン信号に、標準時刻電波信号を重畳して、テレビジョン信号用の同軸ケーブルに伝送している。同軸ケーブルにテレビジョン信号とともに電源が供給される場合がある。特に、同軸ケーブルに電源が供給される場合には、同軸ケーブルにおいて、低周波領域のインピーダンスが著しく低くなることがある。

したがって、長波帯の伝送、つまり、標準時刻電波信号をそのまま同軸ケーブルにテレビジョン信号とともに伝送すると、大きなロスが生じる可能性がある。同軸ケーブルに電源が供給されない場合でも、低周波領域のインピーダンスが低い場合には同様の問題が生じる。そこで、本実施の形態においては、標準時刻電波信号で変調した変調信号を生成し、この変調信号を伝送することで、上述した問題を回避している。

図３は、本実施の形態にかかるアンテナ回路の構成の例を示すブロックダイヤグラムである。図３に示すように、本実施の形態にかかるアンテナ回路１４は、４０ｋＨｚ用のアンテナ３４−１、３４−２、当該４０ｋＨｚ用のアンテナからの信号を増幅する増幅器３８−１、３８−２、６０ｋＨｚ用のアンテナ３６−１、３６−２、当該６０ｋＨｚ用のアンテナからの信号を増幅する増幅器４０−１、４０−２、増幅器３８−１、３８−１の出力を合成する加算器４２、増幅器４０−１、４０−２の出力を合成する加算器４４、加算器４２からの出力を受け入れ、４０ｋＨｚの信号を通過させるローパスフィルタ４６、加算器４４からの信号を受け入れ、６０ｋＨｚの信号を通過させるローパスフィルタ４８、４０ｋＨｚフィルタ４６および６０ｋＨｚフィルタ４８の出力を加算する加算器５０、利得調整可能な増幅器（ＡＧＣ増幅器）５２、自動利得調整回路（ＡＧＣ回路）５４、発振器５６、発振器５６を搬送波、ＡＧＣ増幅器５２の信号を変調波として変調信号を生成する変調回路５８、変調信号を通過させるフィルタ回路６０、並びに、フィルタ回路６０を経た変調信号とテレビジョン信号とを混合する混合器６２を備えている。

４０ｋＨｚ用アンテナ３４−１、３４−２で受信された電波は、それぞれ、増幅器３８−１、３８−２で増幅されてから加算器４２にて合成され、４０ｋＨｚフィルタ４６によって不要な周波数成分が除去される。同様に、６０ｋＨｚ用アンテナ３６−１、３６−２で受信された電波は、それぞれ、増幅器４０−１、４０−２で増幅されてから加算器４４で合成され、６０ｋＨｚフィルタ４８によって不要な周波数成分が除去される。ここで、フィルタ４６、４８の前段に増幅器３８−１、３８−２、４０−１、４０−２を配置しているのは、以下の理由による。アンテナのインピーダンスが高いため、直接フィルタと接続できないこと、および、ＮＦ（Ｎｏｉｓｅ Ｆｉｇｕｒｅ）劣化の影響を減らすためある程度の増幅が必要であること、である。

４０ｋＨｚフィルタ４６および６０ｋＨｚフィルタ４８の出力は、加算器５０で合成されて、ＡＧＣ増幅器５２に出力される。ＡＧＣ増幅器５２を利用するのは以下の理由による。すなわち、アンテナ入力レベルが大きいときに、固定増幅であると増幅器が飽和状態となり信号が劣化するため、これを防止するためである。

発振器５６は、所定の周波数ｆ_０の搬送波を出力する。変調回路５８は、ＡＧＣ増幅器５２の出力を変調波として、変調信号を生成して出力する。本実施の形態においては、標準時刻電波信号の状態をできるだけそのまま送るために、所定の周波数ｆ_０の搬送波を標準時刻電波信号がそのまま変調している。変調方式としては、ＡＭ（振幅変調）、ＦＭ（周波数変調）、ＰＭ（位相変調）、パルス変調、ディジタル変調などを適用することができるが、本実施の形態では、変調スペクトルの狭いＡＭを採用している。

図４（ａ）に示すように、ＡＧＣ増幅器５２の出力は、標準時刻電波の周波数のままの信号である。これに、図４（ｂ）に示す十分に高い周波数を有する搬送波を、図４（ａ）に示す信号を変調波として変調することにより、図４（ｃ）に示すように、標準時刻電波信号で変調された変調信号を得ることができる。変調信号は、フィルタ６０において雑音を除去され、混合器６２に与えられる。混合器６２は、変調信号と、テレビジョン信号とを混合して同軸ケーブルに出力する。

次に、本実施の形態にかかるブースターについて説明する。図５は、本実施の形態にかかるブースターの構成例を示すブロックダイヤグラムである。図５に示すように、ブースター１６は、テレビジョン信号を増幅するテレビジョン信号用ブースター６４、周波数ｆ_０を中心周波数とするバンドパスフィルタ（ＢＰＦ）６６、検波回路６８、４０ｋＨｚの信号を通過させるローパスフィルタ（４０ｋＨｚフィルタ）７０、６０ｋＨｚの信号を通過させるローパスフィルタ（６０ｋＨｚフィルタ）７２、加算器７４、利得調整可能な増幅器（ＡＧＣ増幅器）７６、ＡＧＣ回路７８およびループアンテナ８０を有している。

テレビジョン信号は、テレビジョン信号用ブースター６４によってその信号強度が増大され、さらに同軸ケーブルを介して、分岐器などに送出される。その一方、ＢＰＦ６６〜ＡＧＣ増幅器７６によって、標準時刻電波信号が得られて、ループアンテナ８０から再放射される。

図３に示す混合器６２によって、テレビジョン信号と、標準時刻電波信号の変調信号とが混合されて、同軸ケーブル中に伝送される。したがって、変調信号の搬送波の周波数である周波数ｆ_０のＢＰＦ６６が、変調信号を取り出して、取り出された変調信号を検波回路６８に与える。検波回路６８は、変調信号を復調する。検波回路６８においては、ダイオード検波（包絡線検波）、ピークホールド、同期検波、擬似同期検波などを適用することができる。復調された信号は、４０ｋＨｚフィルタ７０、６０ｋＨｚフィルタ７２に与えられ、不要な周波数成分が除去される。４０ｋＨｚフィルタ７０の出力および６０ｋＨｚフィルタ７２の出力は、加算器７４により合成されて、ＡＧＣ増幅器７６に与えられる。

ＡＧＣ増幅器７６においては、過剰な出力とならないようにＡＧＣ回路７８により利得が制御された状態で増幅され、増幅された信号がループアンテナ８０に出力される。これにより、ループアンテナ８０から、標準時刻電波が再放射される。電波時計３２においては、アンテナが上記標準時刻電波を受信することにより、その時刻を修正することができる。

本実施の形態によれば、標準時刻電波信号を増幅してそのまま変調波として使用し、変調信号を生成することにより、ブースターにおいて信号を再生（検波・復調）したときに、周波数を同じに再生することが可能である。また、位相も安定して一定に保てるため、再生された信号が、外部の標準時刻電波と合成される場合であっても、干渉によりデータが壊されることがない。つまり、標準時刻電波で変調して変調信号を生成して伝送し、これを検波することにより、周波数や位相を変化させることなく、標準時刻電波を再度得ることができる。

また、本実施の形態によれば、導体としてテレビジョン信号を伝送する同軸ケーブルを利用し、同軸ケーブルによる伝送経路上に配置されるブースターに、再放射装置を設けている。したがって、建築物の既存の設備を利用して最小限の工事で、標準時刻電波信号を伝送し再放射するシステムを構築することが可能となる。

次に、本実施の形態にかかる標準時刻電波伝送・再放射システムにおける増幅器の利得について説明する。図６は、建築物の窓からの距離と利得との関係の例を示すグラフである。図６に示すように、建築物の外部からの標準時刻電波は、ビルの付近（約５０ｃｍ程度）から減衰を開始する。これは、標準時刻電波が、建築物の鉄骨や鉄筋の影響を受けていると考えられる。たとえば、図６に示すように、ビル内２ｍの位置では、標準時刻電波に３０ｄＢほどの劣化が生じる。したがって、たとえば、電力を再放射する再放射装置（第１の実施の形態ではブースターに設けられている）からの信号（電波）が、建築物の外部のアンテナに帰還される量は、図６に示すようになると考えられる。発振を防止するためには、再放射装置からの電波の帰還ループで増幅度が「１」未満であれば良いことから、建築物の中の電界は、表の電界と比較して以下の式が成立していれば良い。

（建築物の中の電界）−（建築物の減衰）＜（表の電界）
ここに建築物の中の電界とは、建築物内の再放射用のアンテナから再放射される電波の電界、建築物の減衰とは伝送経路における減衰、表の電界とは、建築物外に配置された受信アンテナにより受信される、建築物の外部からの標準時刻電波の電界をいう。具体的には、アンテナ入力６０ｄＢμＶ／ｍの電界では、建築物の中で壁や窓から２ｍの位置の条件で９０ｄＢμＶ／ｍになるような電波まで放射することができる。図７は、アンテナ３４、３６から、再放射装置における再放射用のアンテナ８０までの減衰を説明するための図である。図７において、受信アンテナ３４、３６におけるロス（アンテナ利得係数）をＡ（ｄＢ）、アンテナ回路などにおける入力増幅（符号７０１参照）をα（ｄＢ）、同軸ケーブル、ブースター、分岐器など伝送部分（符号７０２参照）におけるロスをＢ（ｄＢ）、再放射装置における出力増幅（符号７０３参照）をβ（ｄＢ）、再放射用のアンテナ８０におけるロス（再放射用アンテナの利得係数）をＣ（ｄＢ）と考えると、再放射用のアンテナ８０の送信電力Ｐは、以下の式で表される。

Ｐ＝入力電界＋Ａ＋Ｂ＋Ｃ＋α＋β
具体的に、入力電界：６０ｄＢμＶ／ｍ、Ａ：−３０ｄＢ、α：６０ｄＢ、Ｂ：−１５ｄＢ、β：２５ｄＢ、Ｃ：−３０ｄＢとすると、送信電力Ｐは以下のようになる。

Ｐ＝６０−３０−１５−３０＋６０＋２５＝７０（ｄＢμＶ）
電波時計の受信可能な電界は、おおよそ５０〜５５ｄＢμＶ／ｍ以上である。したがって、上記電界で標準時刻電波を再放射すれば、たとえば、建築物の内部の部屋が５ｍ四方以内と考えて、再放射用のアンテナから５ｍ離間した位置で、７０−１４＝５６ｄＢμＶ／ｍと、電波時計が受信できる十分な電界を供給することができる。しかも、この電界でアンテナ入力部に戻ったとしても、発振することはなく問題は生じない。

次に、本発明の第２の実施の形態について説明する。第１の実施の形態においては、ブースターを中継器として、当該中継器に標準時刻電波再放射のための回路要素を含む再放射装置を設けたが、第２の実施の形態においては、分岐器を中継器として、当該中継器に、標準時刻電波再放射のための回路要素を含む再放射装置を設けている。図８は、第２の実施の形態にかかる分岐器の構成例を示すブロックダイヤグラムである。図８に示すように、本実施の形態にかかる分岐器１８は、テレビジョン信号用分岐器８２、ＢＰＦ６６、検波回路６８、４０ｋＨｚフィルタ７０、６０ｋＨｚフィルタ７２、加算器７４、ＡＧＣ増幅器７６、ＡＧＣ回路７８およびループアンテナ８０を有する。ＢＰＦ６６〜ループアンテナ８０は、図５に示す第１の実施の形態にかかるブースターに設けられていたものと同様である。また、テレビジョン信号用分岐器８２は、同軸ケーブル８３を伝送してきた信号を、同軸ケーブル８４、８５のそれぞれに出力する。

第２の実施の形態にかかる分岐器１８において、ＢＰＦ６６〜ＡＧＣ増幅器７６によって、標準時刻電波信号が得られて、ループアンテナ８０から再放射される。より詳細には、変調信号の搬送波の周波数である周波数ｆ_０のＢＰＦ６６が、変調信号を取り出して、取り出された変調信号を検波回路６８に与える。検波回路６８は、変調信号を復調する。検波回路６８においては、ダイオード検波（包絡線検波）、ピークホールド、同期検波、擬似同期検波などを適用することができる。復調された信号は、４０ｋＨｚフィルタ７０、６０ｋＨｚフィルタ７２に与えられ、不要な周波数成分が除去される。４０ｋＨｚフィルタ７０の出力および６０ｋＨｚフィルタ７２の出力は、加算器７４により合成されて、ＡＧＣ増幅器７６に与えられる。

ＡＧＣ増幅器７６においては、過剰な出力とならないようにＡＧＣ回路７８により利得が制御された状態で増幅され、増幅された信号がループアンテナ８０に出力される。これにより、ループアンテナ８０から、標準時刻電波が再放射される。電波時計３２においては、アンテナが上記標準時刻電波を受信することにより、その時刻を修正することができる。

第２の実施の形態においても、第１の実施の形態と同様に、標準時刻電波信号を増幅してそのまま変調波として使用して変調信号を生成することにより、信号を分岐器において再生（検波・復調）したときに、周波数を同じに再生することが可能である。また、位相も安定して一定に保てるため、再生された信号が、外部の標準時刻電波と合成される場合であっても、データが壊されることがない。つまり、標準時刻電波で変調して変調信号を生成して伝送し、これを検波することにより、周波数や位相を変化させることなく、標準時刻電波を再度得ることができる。

また、第２の実施の形態においても、導体としてテレビジョン信号を伝送する同軸ケーブルを利用し、同軸ケーブルによる伝送経路上に配置される分岐器に、再放射装置を設けている。したがって、建築物の既存の設備を利用して最小限の工事で、標準時刻電波信号を伝送し再放射するシステムを構築することが可能となる。

第３の実施の形態においては、テレビジョン端子を中継器として、当該中継器に、標準時刻電波再放射のための回路要素を含む再放射装置を設けている。図９は、第３の実施の形態にかかるテレビジョン端子の構成例を示すブロックダイヤグラムである。図９に示すように、本実施の形態にかかるテレビジョン端子２２においては、同軸ケーブル８７を介して出力端子８６に、信号が伝送されるようになっている。さらに、テレビジョン端子２２は、ＢＰＦ６６、検波回路６８、４０ｋＨｚフィルタ７０、６０ｋＨｚフィルタ７２、加算器７４、ＡＧＣ増幅器７６、ＡＧＣ回路７８およびループアンテナ８０を有する。ＢＰＦ６６〜ループアンテナ８０は、図５および図８に示すブースターおよび分岐器にそれぞれ設けられていたものと同様である。

第３の実施の形態においても、第１の実施の形態と同様に、標準時刻電波信号を増幅してそのまま変調波として使用して変調信号を生成することにより、信号をテレビジョン端子において再生（検波・復調）したときに、周波数を同じに再生することが可能である。また、位相も安定して一定に保てるため、再生された信号が、外部の標準時刻電波と合成される場合であっても、データが壊されることがない。つまり、標準時刻電波で変調して変調信号を生成して伝送し、これを検波することにより、周波数や位相を変化させることなく、標準時刻電波を再度得ることができる。

また、第３の実施の形態においても、第１の実施の形態と同様に、導体としてテレビジョン信号を伝送する同軸ケーブルを利用し、同軸ケーブルによる伝送経路上に配置されるテレビジョン端子に、再放射装置を設けている。したがって、建築物の既存の設備を利用して最小限の工事で、標準時刻電波信号を伝送し再放射するシステムを構築することが可能となる。

なお、上記第１〜第３の実施の形態において、搬送波の周波数ｆ_０は、変調信号が、テレビジョン信号用ブースター６４、テレビジョン信号用分岐器８２を、あまり劣化することなく通過できる程度に十分に高い。これにより、第１の実施の形態において、標準時刻電波を再放射するブースター１６の前段（当該ブースターより信号経路において上流側）に、他のブースターや分岐器が設けられていても、変調信号は当該他のブースターや分岐器を通過して、ブースター１６に伝達することができる。また、第２の実施の形態、第３の実施の形態においても、標準時刻電波を再放射する分岐器１８、テレビジョン端子２２の前段に、ブースター、他の分岐器が設けられていても、変調信号は、ブースターや他の分岐器を通過して、分岐器１８やテレビジョン端子２２に伝達することができる。

さらに、ＴＶ受信機の近傍に配置され、テレビジョン端子の出力端子からのテレビジョン信号を増強する卓上ブースターを中継器として、当該中継器に、標準時刻電波再放射のための回路要素を含む再放射装置を設けても良い。このような卓上ブースターは、図５に示すブースターとほぼ同様の構成を備える。卓上ブースターは、テレビジョン端子の出力端子からの信号を受け入れ、テレビジョン信号用ブースター（図５の符号６４参照）、テレビジョン信号の信号強度を増大させる。その一方、ＢＰＦ６６、検波回路６８、４０ｋＨｚフィルタ７０、６０ｋＨｚフィルタ７２、加算器７４、ＡＧＣ増幅器７６、ＡＧＣ回路７８およびループアンテナ８０により、標準時刻電波信号が再生され、ループアンテナ８０から再放射される。

本発明は、以上の実施の形態に限定されることなく、特許請求の範囲に記載された発明の範囲内で、種々の変更が可能であり、それらも本発明の範囲内に包含されるものであることは言うまでもない。

上記実施の形態においては、ブースター、分岐器、テレビジョン端子、卓上ブースターのそれぞれを中継器として使用し、当該中継器に、標準時刻電波を再放射するための回路要素を含む再放射装置を設けて、当該標準時刻電波を放射（送信）する機能を持たせたが、これらの機器に限定されるものではなく、テレビジョン信号および変調信号を伝送する同軸ケーブルに、標準時刻電波を再放射するための回路要素（図５におけるＢＰＦ６６〜ループアンテナ８０）を備えた再放射装置を接続すればよい。

また、前記実施の形態においては、ループアンテナ８０を使用して、標準時刻電波を再放射しているが、アンテナの形状はこれに限定されるものではなく、磁性体の飽和磁性特性が十分であればバーアンテナを使用しても良い。また、天井裏にループアンテナを設置するような構成でも良いし、或いは、磁界方向を電波時計の受信方向と一致させるように、建築物の壁と並行となるようにループアンテナを設置しても良い。

また、前記実施の形態においては、搬送波の周波数ｆ_０は、変調信号がテレビジョン信号用ブースター、テレビジョン信号用分岐器をあまり劣化することなく通過できる程度に十分に高くなっているが、搬送波の周波数ｆ_０はこれに限定されるものではない。テレビジョン信号用ブースターやテレビジョン信号用分岐器を通過させると、信号が劣化する恐れがある場合には、図１０（ａ）、（ｂ）に示すように、いったん、周波数ｆ０を中心周波数とするＢＰＦ８８によって、変調信号を通過させ、テレビジョン信号用ブースター６４やテレビジョン信号用分岐器８２の後段（つまり、信号経路において下流側）で、混合器９０〜９４で、テレビジョン信号用ブースター６４やテレビジョン信号用分岐器８２からの出力信号と合成すれば良い。

さらに、前記実施の形態においては、テレビジョン信号を伝送する同軸ケーブルに、テレビジョン信号とともに標準時刻電波信号も伝送しているが、これに限定されるものではない。たとえば、アンテナ回路１４からの変調信号を、建築物内に配線されたＬＡＮケーブルに、ＬＡＮ信号とともに伝送しても良い。ＬＡＮケーブルを利用した場合でも、建築物の既存の設備を利用して最小限の工事で、標準時刻電波信号を伝送し再放射するシステムを構築することが可能となる。

或いは、建築物を構成する鉄骨や鉄筋を、標準時刻電波の伝送路として利用しても良い。この場合、図１１に示すように、アンテナ回路１４は、建築物の内部の鉄骨や鉄筋（たとえば符号１１０、１１１、１１２参照）と、ケーブル等によって、入力ポイント１１３で接続される。鉄骨や鉄筋の連結により、入力ポイント１１３と電気的に接続されている出力ポイント１１４に、図５のＢＰＦ６６〜ループアンテナ８０を有する再放射装置１１５を接続する。これによって、建築物内に配設されたケーブル（テレビジョン信号用のケーブルや、ＬＡＮケーブル）を使用しない場合にも、標準時刻電波信号を伝送して、建築物内に再放射することが可能となる。

このように、本発明は、建築物に配設された、電気信号を伝送可能な導体において、入力ポイントと、当該入力ポイントと導体を介して電気的に接続された出力ポイントを設け、アンテナ回路を入力ポイントに接続し、再放射装置を出力ポイントに接続することにより実現できる。

図１は、本発明の第１の実施の形態にかかる標準時刻電波伝送・再放射システムの概略を示す図である。 図２（ａ）は、アンテナの外観を示す図、図２（ｂ）は、本実施の形態にかかる筐体を上から見た概略図である。 図３は、本実施の形態にかかるアンテナ回路の構成の例を示すブロックダイヤグラムである。 図４（ａ）は、アンテナ回路のＡＧＣ増幅器の出力信号、図４（ｂ）は、発振器からの搬送波、図４（ｃ）は変調信号を示す図である。 図５は、本実施の形態にかかるブースターの構成例を示すブロックダイヤグラムである。 図６は、建築物の窓からの距離と利得との関係の例を示すグラフである。 図７は、アンテナから再放射装置における再放射用のアンテナまでの減衰を説明するための図である。 図８は、第２の実施の形態にかかる分岐器の構成例を示すブロックダイヤグラムである。 図９は、第３の実施の形態にかかるテレビジョン端子の構成例を示すブロックダイヤグラムである。 図１０（ａ）、（ｂ）は、ブースターおよび分岐器の他の構成例を示すブロックダイヤグラムである。 図１１は、本発明のさらに他の形態にかかる標準時刻電波伝送・再放射システムの概略を示す図である。 図１２は、標準時刻電波を受信して時刻を修正する電波時計、および、その受信回路の構成麗を示すブロックダイヤグラムである。

符号の説明

１２ テレビジョン電波用アンテナ
１３ 筐体
１４ アンテナ回路
１５ 同軸ケーブル
１６ ブースター
１８、２６ 分岐器
２２、２８、３０ テレビジョン端子
２４ ＴＶ受信機
３２ 時計
３４−１、３４−２ ４０ｋＨｚ用アンテナ
３６−１、３６−２ ６０ｋＨｚ用アンテナ
３８−１、３８−１、４０−１、４０−２ 増幅器
４２、４４、５０ 加算器
４６ ４０ｋＨｚフィルタ
４８ ６０ｋＨｚフィルタ
５２ ＡＧＣ増幅器
５４ ＡＧＣ回路
５６ 発振器
５８ 変調回路
６０ フィルタ
６２ 混合器

Claims (10)

1. 建築物の内部に配設され、電気信号を伝送する導体において、建築物の外部に配置されたアンテナ回路と接続される入力ポイント、および、当該入力ポイントと前記導体を介して電気的に接続された、建築物の内部に配置された再放射装置と接続される出力ポイントが設けられ、
   前記アンテナ回路が、
   長波帯の標準時刻電波を受信するアンテナ部と、
   前記アンテナ部により受信された信号から、標準時刻電波の周波数成分を通過させるフィルタ回路と、
   前記フィルタ回路からの標準時刻電波信号を、所定の利得で増幅する増幅器と、
   前記増幅器から出力された標準時刻電波信号を変調波として、発振器から発信された搬送波を変調して変調信号を生成する変調回路と、を有し、前記変調信号が導体を介して伝送され、
   前記再放射装置が、
   前記搬送波を中心周波数とする周波数成分を通過させるバンドパスフィルタ回路と、
   バンドパスフィルタ回路からの変調信号を検波する検波回路と、
   検波回路からの信号から、標準時刻電波の周波数成分を通過されるフィルタ回路と、
   前記フィルタ回路からの標準時刻電波信号を、所定の利得で増幅する増幅器と、
   前記増幅器により増幅された標準時刻電波信号を再放射する送信アンテナと、を有することを特徴とする標準時刻電波伝送・再放射システム。
2. 前記導体がテレビジョン信号を伝送するケーブルであり、
   前記アンテナ回路が、前記テレビジョン信号と前記変調信号とを混合する混合器を備え、テレビジョン信号および変調信号が前記ケーブルを介して伝送されることを特徴とする請求項１に記載の標準時刻電波伝送・再放射システム。
3. 前記再放射装置が、前記ケーブルの伝送経路上に配置されたブースター、分岐器およびテレビジョン端子を含む中継器の何れか１つ以上に設けられたことを特徴とする請求項２に記載の標準時刻電波伝送・再放射システム。
4. 前記発振器からの搬送波の周波数が、前記ブースターおよび分岐器を通過する際に、前記変調信号が劣化しない程度に十分に高い周波数であることを特徴とする請求項２または３に記載の標準時刻電波伝送・再放射システム。
5. 前記導体が、ＬＡＮケーブルであることを特徴とする請求項１に記載の標準時刻電波伝送・再放射システム。
6. 前記導体が、前記建築物を構成する鉄筋および鉄骨であることを特徴とする請求項１に記載の標準時刻電波伝送・再放射システム。
7. 前記送信アンテナから再放射される標準時刻電波の電界が、
   当該再放射される電波の電界−前記伝送経路における減衰＜建築物外の標準時刻電波の電界
   となるように、前記アンテナ回路の増幅器、および、前記再放射装置の増幅器の利得が制御されることを特徴とする請求項１ないし６の何れか一項に記載の標準時刻電波伝送・再放射システム。
8. 前記アンテナ回路のアンテナ部が、直交して配置されたほぼ同一の構造の２つの巻線アンテナを有することを特徴とする請求項１ないし７の何れか一項に記載の標準時刻電波伝送・再放射システム。
9. 建築物の内部に配設され、電気信号を伝送する導体において、建築物の外部に配置されたアンテナ回路と接続される入力ポイント、および、当該入力ポイントと前記導体を介して電気的に接続された、建築物の内部に配置された再放射装置と接続される出力ポイントが設けられ、前記アンテナ回路で受信された標準時刻電波が、前記再放射装置によって、建築物内に再放射されるように構成された標準時刻電波伝送・再放射システムにおいて、
   長波帯の標準時刻電波を受信するアンテナ部と、
   前記アンテナ部により受信された信号から、標準時刻電波の周波数成分を通過させるフィルタ回路と、
   前記フィルタ回路からの標準時刻電波信号を、所定の利得で増幅する増幅器と、
   前記増幅器から出力された標準時刻電波信号を変調波として、発振器から発信された搬送波を変調して変調信号を生成する変調回路と、を備えたことを特徴とするアンテナ回路。
10. 建築物の内部に配設され、電気信号を伝送する導体において、建築物の外部に配置されたアンテナ回路と接続される入力ポイント、および、当該入力ポイントと前記導体を介して電気的に接続された、建築物の内部に配置された再放射装置と接続される出力ポイントが設けられ、前記アンテナ回路で受信された標準時刻電波が、前記再放射装置によって、建築物内に再放射されるように構成された標準時刻電波伝送・再放射システムにおいて、
    前記アンテナ回路において生成された、標準時刻電波信号を変調波として、発振器から発信された搬送波を変調した変調信号を含む信号を、前記出力ポイントで取得して、前記搬送波を中心周波数とする周波数成分を通過させるバンドパスフィルタ回路と、
    バンドパスフィルタ回路からの変調信号を検波する検波回路と、
    検波回路からの信号から、標準時刻電波の周波数成分を通過されるフィルタ回路と、
    前記フィルタ回路からの標準時刻電波信号を、所定の利得で増幅する増幅器と、
    前記増幅器により増幅された標準時刻電波信号を再放射する送信アンテナと、を備えたことを特徴とする再放射装置。